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全混流反应器并联的讨论

全混流反应器并联的讨论

在化工生产中为适应不同产品和不同反映的要求，常常需要将不同的简单

反应器（全混流反应器，平推流反应器等）进行各种组合（并联，串联等），比

如若干个全混流反应器的串联可以减少返混的影响，是每个反应器中反应物的浓

度都维持在较高的水平。而循环反应器及其串联可以使原味平推流的反应器具有

全混流反应器的某种特征。本文就全混流反应器的并联组合进行讨论。

反应器的串联可以减少反应器的总体积，提高转化率。反应器的并联可以在

同等情况下成倍增加产量并能保证产品的转化率一致。本文以乙苯的烷基化为基

础讨论反应器并联的问题。

乙苯是目前国内生产苯乙烯产品的基本原料.其生产工艺过程为:苯与乙烯

在高温和中等压力下于2台烷基化反应器中的一台反应器进行烷基化反应.每

台反应器设有4段串联的催化剂床层,苯和乙烯进料可以补充到每段床层.主

要由二乙苯组成的多乙苯,经过反应器进料,加热炉对流段预热以后,同苯进料

合并一起进入反应器顶段床层.一台反应器的典型运转周期大约为45d.随后,

催化剂需要再生.此时,备用反应器投入运转,而另一台反应器将停下对催化剂

再生.催化剂再生以后至另一台运转反应器的催化剂需要再生以前,该反应器处

于备用状态。

尽管这套烷基化工艺同目前国内传统乙苯生产工艺相比，具有无污染、无腐

蚀和流程简单等特点，但由于该烷基化反应器使用的“ZSM-5”催化剂适用的工

艺条件非常苛刻，即它的抗毒和抗积炭性相当脆弱，因此，该催化剂的正常使用

寿命只有1a左右的时间。当前，如何延长乙苯反应器的运转周期和催化剂的

使用寿命已成为国际苯乙烯生产工艺的一个难题。

1、烷基化反应器单台运行改并联运行方案的提出

乙苯装置自1996年开车投产以来，由于严格控制装置生产负荷，并同时采

取了优化烷基化反应器操作的数项举措，使当时的烷基化反应器运转周期基本

接近或达到国内外同类规模的最好水平(60d)。自从公司改扩建乙烯装置为

16万吨/年后，为苯乙烯装置提供了充足的乙烯原料，按照公司生产要求，苯

乙烯装置须高负荷运行。为此，将乙苯装置乙烯负荷提高到了原设计能力的

120%。但高负荷运行不久，发现乙苯烷基化反应器入口压力及单床层压差、

总压差长势都非常迅速，预示着该反应器的催化剂积炭程度已相当严重。与此

同时，技术人员通过对装置尾气的定期取样分析，发现乙烯含量在呈逐渐递增

趋势，并且尾气量及乙苯残液量也都明显高于同期设计值。这一切预示着该反

应器催化剂的活性和寿命在逐渐降低。使当时的反应器运转周期不到30d就基

本达到再生要求。在此期间，催化剂频繁地再生加之每次昂贵的再生费用，使

当时的苯乙烯生产成本一直居高不下，使公司的经济效益和社会效益受到了很

大的影响。为此，设法使原单台反应器运转周期增长，减少再生对催化剂寿命

的影响刻不容缓。技术攻关人员通过多次工艺调整、试验和分析，发现用备用

反应器与运行反应器实行并联运行(见图1、2)，共同完成烷基化反应，可以

显著地控制催化剂上的积炭速率，并能长时间保持较好的催化活性和选择性。

图1改造前单台运行状态

图2并联后物料流向

自乙苯装置烷基化反应器于1997年9月实现2台并联运行到1998年

4月长达半年多的时间里,尽管乙苯装置一直保持着120%的高负荷,但反应

器入口压力和压差值长势并不明显.从产品收率看,转化率和选择性也基本保持

较好水平.这标志着乙苯反应器并联运行完全可以控制催化剂的积炭速率,延长

反应器运转周期,提高催化剂使用寿命,同时能有效地降低烷基化的生产成本.

为国内外乙苯烷基化反应器的优化操作提供了成功的经验。

2.烷基化反应器单台运行改并联运行方案提出的理论依据

目前,工业上反应器的使用一般都为以下几种形式:

(1)设计为3台反应器,2台串联使用,1台备用;

(2)设计为2台反应器,1台使用,1台备用;

(3)设计为1台反应器,连续运行